遠(yuǎn)心鏡頭，是為糾正傳統(tǒng)鏡頭視差而設(shè)計(jì)，它可以在一定的物距范圍內(nèi)，使得到的圖像放大倍率不會(huì)變化，簡(jiǎn)單的說(shuō)這種鏡頭拍出來(lái)的圖像沒(méi)有近大遠(yuǎn)小關(guān)系。 相比一般鏡頭而言，它在放大倍率、畸變、視差、解析度等方面都具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

遠(yuǎn)心鏡頭有分為物方遠(yuǎn)心鏡頭、像方遠(yuǎn)心鏡頭和雙側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭，他們的成像原理又是否一樣呢？本文為大家詳細(xì)介紹一下：

物方遠(yuǎn)心鏡頭

傳統(tǒng)鏡頭的光路：

如果我們?cè)谙穹浇裹c(diǎn)處放置個(gè)小孔，光路就變成了這樣：

這個(gè)小孔的作用就是只讓平行入射的物方光線可以達(dá)到像平面成像。從幾何關(guān)系可以看出這時(shí)像就沒(méi)有近大遠(yuǎn)小的關(guān)系了。物方遠(yuǎn)心鏡頭的原理就這么簡(jiǎn)單。之所以叫物方遠(yuǎn)心，是因?yàn)榻邮掌叫泄獬上?，相?dāng)于物體在無(wú)窮遠(yuǎn)處。

   物方遠(yuǎn)心鏡頭的缺點(diǎn)是放大倍數(shù)與像距成直接關(guān)系。實(shí)際使用時(shí)相機(jī)安裝的遠(yuǎn)近會(huì)影響放大倍數(shù)。所以每個(gè)鏡頭系統(tǒng)都要單獨(dú)的標(biāo)定放大倍數(shù)。

像方遠(yuǎn)心鏡頭

我們知道光路是可逆的，那么將物方遠(yuǎn)心鏡頭的光路反過(guò)來(lái)就成了像方遠(yuǎn)心鏡頭的光路。

這種鏡頭的特點(diǎn)是放大倍數(shù)與像距無(wú)關(guān)，相機(jī)離得遠(yuǎn)還是近都不影響放大倍數(shù)。

雙側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭

結(jié)合物方遠(yuǎn)心和像方圓心的光路就成為了雙側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭。下面是光路：

這種鏡頭的特點(diǎn)是物體離得遠(yuǎn)近或者相機(jī)離得遠(yuǎn)近都不影響放大倍數(shù)。所以廣泛的應(yīng)用在機(jī)器視覺(jué)測(cè)量檢測(cè)領(lǐng)域。

當(dāng)然，實(shí)際的遠(yuǎn)心鏡頭中的小孔光闌不可能無(wú)限的小，那樣進(jìn)來(lái)的光線就太小了。所以實(shí)際的遠(yuǎn)心鏡頭還是會(huì)有一定的近大遠(yuǎn)小關(guān)系的（這個(gè)指標(biāo)稱之為遠(yuǎn)心度，遠(yuǎn)心鏡頭的遠(yuǎn)心度通常小于0.1°）。物距也不是任意的，但是它比普通的鏡頭的景深要大得多。

   遠(yuǎn)心鏡頭的選型方法

   遠(yuǎn)心鏡頭的選型方法其實(shí)跟普通光學(xué)系統(tǒng)中的鏡頭類似,需要關(guān)注的幾個(gè)點(diǎn)如下:

   兼容的CCD靶面尺寸：這一點(diǎn)跟普通鏡頭的選擇類似,要求遠(yuǎn)心鏡頭兼容的CCD靶面大于或等于配套的相機(jī)靶面,否則會(huì)造成分辨率的浪費(fèi)。

   接口類型：目前遠(yuǎn)心鏡頭提供的接口類型也跟普通鏡頭類似,有C口,F口等,只要跟相機(jī)配套即可使用。

   放大倍率,或成像范圍：當(dāng)放大倍率和CCD靶面確定時(shí),成像范圍即確定,反之亦然。

   工作距離：一般以上三點(diǎn)選定的情況下,工作距離已經(jīng)確定在一個(gè)范圍之內(nèi),這是其成像光路決定的。需要注意的就是此工作距離是否滿足實(shí)際使用要求。當(dāng)選用遠(yuǎn)心系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí),我們建議先選定鏡頭,依據(jù)其工作距離設(shè)計(jì)其他機(jī)械結(jié)構(gòu)。

   景深范圍：在滿足前面幾個(gè)使用條件的前提下,景深范圍越大,說(shuō)明遠(yuǎn)心系統(tǒng)的光學(xué)特性越好,在選型時(shí)可作為參考。

   以下是遠(yuǎn)心鏡頭的幾大參數(shù)：

     一：遠(yuǎn)心度：指物體的倍率誤差。倍率誤差越小，遠(yuǎn)心度越高。遠(yuǎn)心度有各種不同的用途，在鏡頭使用前，把握遠(yuǎn)心度很重要。遠(yuǎn)心鏡頭的主光線與鏡頭的光軸平行，遠(yuǎn)心度不好，遠(yuǎn)心鏡頭的使用效果就不好。

二：分辨率：光學(xué)系能力的尺度，表示黑白格狀圖案通過(guò)鏡頭觀察時(shí)，1mm中可以分辨觀察到黑白條紋的最多對(duì)數(shù)。分辨率為兩點(diǎn)間在無(wú)法識(shí)別前，能靠近的最近距離測(cè)量值，例如1μm的分辨率代表兩點(diǎn)間在無(wú)法識(shí)別前，能靠近的最近距離為1μm。

三：景深：深度為與物體從最佳焦點(diǎn)前后移動(dòng)時(shí)．出現(xiàn)最銳利焦點(diǎn)的最近點(diǎn)與最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的距離。物體側(cè)的深度范圍稱為景深。同樣，照相機(jī)側(cè)的范圍稱為焦點(diǎn)深度。具體的景深的值多少略有不同。

四：光學(xué)倍率：放大倍率（Magnification）指的是通過(guò)鏡頭的調(diào)整能夠改變拍攝對(duì)象原本成像面積的大小。光學(xué)倍率就是通過(guò)光學(xué)鏡頭變倍的放大倍率。主要點(diǎn)與成像的關(guān)系：放大率是指成像大小與物體的比。

五：解析度：表示了所能見(jiàn)到了2點(diǎn)的間隔0.61x 使用波長(zhǎng)(λ)/ NA=解析度(μ),以上的計(jì)算方法理論上可以計(jì)算出解析度，但不包括失真。※使用波長(zhǎng)為550nm。